《光传输网络技术——SDH与DWDM 教学课件 ppt作者 何一心 第11章全光网络》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光传输网络技术——SDH与DWDM 教学课件 ppt作者 何一心 第11章全光网络（95页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第11章 全光网络,【本章内容简介】 全光网以其高速宽带优点将成为下一代网络的首选。 本章系统介绍了全光网络的基本概念 、分层结构、路由技术，以及全光网络中的关键技术和设备OADM、OXC。,【本章重点难点】 全光网络分层结构，全光网络路由选择技术，全光网络节点交换技术，OADM，OXC。,11.1 全光网络概述,随着现代社会经济快速、全球化的发展，大量的数据信息需要传递，引起信息量爆炸性增长，使得对所谓代表通信容量带宽的“无限渴求”现象要求越来越高。,而目前，O/E转换电子瓶颈的制约限制了信息的快速传送，电+光的通信网络已不能满足高速率、大容量、长距离的信息传送要求。 于是，需要不断开发光领
2、域新技术，充分挖掘光通信技术潜力，以满足21世纪信息网络互连的需求，全光网络则是满足这种需求的最佳发展趋势。,11.1.1 全光网络的基本概念 全光网络指信号以光的形式通过整个网络，直接在光域内进行信号的传输、再生和交换/选路，中间不经过任何O/E转换，信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内运行。,ITU-T G.872建议，光传送网为一组可为客户层信号提供主要在光域上进行传送复用、选路、监控和生存处理的功能实体，它能够支持各种上层技术，是适应公用通信网络演进的理想基础传送网络。,全光网络主要由光传送系统和在光域内进行交换/选路的光节点组成。 由于光器件的局限性，目前全光网络的覆盖范围
3、很小，要扩大网络范围，需通过O/E转换来消除光信号在传输过程中的损伤。,因此，目前所说的“光网络”是由高性能的O/E转换设备连接众多的全光透明子网的集合，是ITU-T有关“光传送网”概念的通俗说法。 全光网络包括光传输、光放大、光再生、光选路、光交换和光信息处理等先进的全光技术，其特征如下所述。,1波长路由 2透明性 3网络结构的扩展性 4可重构性 5可操作性,11.1.2 全光网络涉及的相关技术 1全光交换技术 传统的光交换需要在交换过程中进行光/电/光转换，交换容量受到电子器件工作速度的限制，使得整个光通信系统的带宽受到限制。,直接光交换可省去光/电/光的转换过程，充分利用光通信的宽带特性
4、。 光交换技术有空分（SD）、时分（TD）和波分/时分（WD/TD）等类型。,2光交叉连接技术 光交叉连接（OXC）是用于光纤网络节点的设备，通过对光信号进行交叉连接，能够灵活有效地管理光纤传输网络，是实现可靠的网络保护/恢复以及自动配线和监控的重要手段。,3全光中继技术 采用EDFA代替原有的光/电/光中继器，可以解决中继设备复杂和电子瓶颈问题，实现整个传输通道的全光化。,4光分插复用技术 光分插用器（OADM）的功能是，从传输设备中选择性地下路或上路光波长信号，或某个波长信号的通过，同时不影响其他波长信道的传输，即OADM在光域内实现了传统的电SDH分插复用器在时域内完成的功能，而且具有透
5、明性，可以处理任何格式和速率的信号，这一点比ADM要优越。,5控制和管理技术 控制和管理技术是保证网络安全稳定运行的基本问题。 在全光网络中，DWDM技术的应用，一方面带来了波长路由的好处，增强了灵活性；但另一方面也带来了DWDM本身的管理问题。,总的来说，全光网络中的管理包括以下3个方面。 （1）结构管理 （2）物理性质（或光学特性）的管理 （3）差错管理,图11-1 全光网络结构图,11.1.3 全光网络的分层结构 1光传送网络的构成 光传送网是在光域上进行客户信息的传输复用和交叉连接的光纤网络，它是在SDH光传送网络和DWDM光传送系统的基础上发展起来的。 可以由SDH组成单波道的光网络
6、，也可以由DWDM组成多波道的光网络。网络结构主要以链状或环状为主。,2光网络的分层 （1）光网络的横向分层 为适应通信业务快速发展的需求，便于网络的开发、利用、管理、维护和升级，全光网络可横向分割为骨干核心网、城域/本地网和接入网。,如图11-1所示，核心网采用网状网结构，城域/本地网多采用环形网结构，接入网是环形网和星形网结构的复用结构。,（2）光网络的纵向分层 全光网络纵向可分为客户层、光通道层、光复用段层和光传送段层，两相邻之间构成客户/服务层关系，如图11-2所示。,图11-2 光网络的纵向分层结构,11.1.4 全光网络的优点 未来的全光通信网络是基于目前的DWDM基础上发展起来的
7、，它比传统的电信网络和电加光网络具有更大的通信容量，具备以往通信网和现行SDH/DWDM光通信系统所不具有的优点。,（1）充分利用了光纤的带宽资源，采用DWDM技术进行光域组网，减少了电光、光电变换，突破了电子瓶颈，减少了信息传输的拥塞。,（2）全光网络具有开放性，对不同的速率、协议、调制频率和制式的信号同时兼容，并允许几代设备PDH、SDH、ATM甚至IP技术共存，共同使用光纤基础设施，各种信号在光网络中完全透明传送。,（3）全光网络不仅扩大了网络容量，更重要的是易于实现网络的动态重构，可为大业务量的节点建立直通的光通道。利用光分插复用器（OADM）可实现在不同节点灵活地上、下波长，利用光交
8、叉连接（OXC）实现波长路由选择、动态重构、网间互连和自愈功能。,（4）由于光节点取代电节点，取消了由于电光或光电转换所需的调制器和检测器，这样不存在信号转换的响应速度限制，大大提高了传送效率。另外也克服了原有电子交换节点的时钟偏移、漂移，串话，响应速度慢等缺点。,（5）采用虚波长通道技术，解决网络的可扩展性，节约网络资源。 （6）网络结构简化，可靠性高，吞吐量大，是今后通信网发展的趋势。,11.2 全光网络的路由技术,11.2.1 路由选择技术 在全光网络中，由于用光节点取代了电节点，节点间的路由选择必须在光域上完成。,路由是用光通道来代表（即两节点之间的传输通道），而在一根光纤中任何两路信
9、号不能使用相同波长。 一个光通道只能对应一个波长，因此全光网络中的路由选择实质是波长选择。,波长选路问题与网络中可用的波长数 、网络的结构、波长分配方案、节点的业务要求，甚至和网络的自愈、服务质量等因素有关。 它是解决节点设备电子瓶颈的基础。,目前，全光网络主要采用DWDM技术，在1 5301 565 nm的工作波长段其波长数量是有限的，如何充分利用波长资源、合理分配光通道波长是实现全光网通信的一个关键技术。,光节点的波长路由算法选择有两种：波长通道（WP）和虚波长通道（VWP）。 1波长通道,图11-3 WP选路由原理图,2虚波长通道,图11-4 VWP选路原理示意图,11.2.2 光网络节
10、点中的交叉连接技术 为了实现灵活组网，充分利用波长资源，在光节点设备中主要以波长为单位进行交叉连接，常用的交叉连接技术有3类：光纤交叉连接、波长交叉连接和波长转换交叉连接。,1光纤交叉连接 2波长交叉连接,图11-5 光纤交叉连接示意图,图11-6 波长交叉连接示意图,3波长转换交叉连接,图11-7 波长转换交叉连接示意图,11.3 全光网络设备介绍,在全光网络中为了实现灵活组网，主要由光分插复用器（OADM）和光交叉链接器（OXC）组成。,在环形光传送网中各节点主要采OADM光分插复用器设备，根据OADM所在点上需要通信信息量的大小，解出相应的光波长（下路）或插入相应的光波长（上路）。 其功
11、能如图11-8所示。,图11-8 光分插复用器（OADM）,图11-9 光交叉连接设备（OXC）,11.3.1 光分插复用器 1OADM类型 光分插复用器是在光域上实现支路信号的分插和复用的设备。,类似于SDH的ADM设备，OADM的基本功能是从DWDM传输线路上选择性地分出或插入一个或多个波长，而不影响其他信道的透明传输。,OADM有效克服了传统电子ADM设备的电子瓶颈限制，大大拓展了网络带宽。 目前OADM光波长分插有3种类型，如图11-10所示。,图11-10 OADM分插波长类型图,（1）固定波长OADM （2）可配置OADM （3）半可配置OADM,2OADM具有的功能 一个完整的O
12、ADM除具有从光域上实现上、下支路信号功能外，还具有以下附加功能。,（1）线路（或称复用段）及通道保护倒换功能，支持各种自愈环，包括二纤单向复用段保护、二纤单向通道保护环、二纤双向复用段保护环、二纤双向通道保护环、四纤双向复用段保护环和链形组网等。,（2）光中继放大和均衡功能，每个OADM节点根据需要可具有光功率放大功能，以弥补光线路和OADM节点本身带来的光功率损耗，使OADM节点设备适应不同跨距的应用；同时OADM节点也可根据需要配置光功率均衡功能（包括线路光功率均衡和通道光功率均衡），以提高传输系统的性能。,（3）上路光通道波长指配、下路光通道端口指配功能，这是一种独特的功能，具有这种功
13、能的OADM可以使某一上路信号以不同的波长接入光网络，相当于接入OTU具有可调谐波长转换功能；而下路信号则可以指配到不同的光纤端口。这一功能可以极大地扩展OADM在实际组网应用中的灵活性。,（4）多业务接入功能，如STM-N系列SDH信号的接入和吉比特以太网信号的接入。,图11-11 OADM节点体系结构框图,11.3.2 光交叉连接设备 在传输网络节点上使用数字交叉连接设备（DXC）是提高网络可靠性和灵活性的有效途径。 但随着传输容量的不断提高，传统的DXC在宽带网络中已不能满足用户发展的需要。,要使网络节点不成为传输网络的瓶颈，就需要开发高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备（OXC）。
14、 图11-12所示为OXC的一般结构。,图11-12 OXC一般结构图,OXC是DWDM光传送网（OTN）的核心技术，也是近几年光传送网研究的热点。,1OXC的特点 OXC是用于光纤网络节点的设备，通过对光信号进行交叉连接，灵活、有效地管理光传送网，是实现可靠的网络保护/恢复以及自动配线和监控的重要手段。 OXC与DXC在网络中的作用相同，但功能和实现的方法不同，主要的不同点如下。,（1）OXC是对光信号交叉连接；DXC是对电信号交叉连接。,（2）OXC具有透明的传输代码格式和比特率，可以对不同传输代码格式和不同速率等级的信号进行交叉。,设备型号少，从理论上说，一种设备可以对PDH（140 M
15、bit/s、565 Mbit/s）、SDH（155 Mbit/s、622 Mbit/s、2.5 Gbit/s、10 Gbit/s）及ATM和IP的各种速率和格式的信号进行交叉连接。,DXC设备针对不同传输代码格式和不同速率等级的信号要进行不同的处理，因此有许多不同型号，如DXC4/4、DXC4/1、DXC1/0、ATM-DXC等。,（3）OXC的交叉容量、交叉连接速率和接入速率高，交叉连接速率和接入速率范围宽，可以从140 Mbit/s到10 Gbit/s，交叉总容量可达110 Tbit/s。,（4）OXC无须进行时钟同步和开销处理；DXC必须进行时钟同步和开销处理。 （5）OXC易于网络升级
16、，网络升级时一般无须更换；DXC在网络升级时需要随之更换。,（6）OXC设备型号少，监控维护参数少，易于标准化；DXC设备型号多，监控维护参数多，标准化难度较大。,（7）OXC适用于高比特率信号的交叉连接；DXC能够对信号进行更细致的处理，适用于低比特率信号的交叉连接。 （8）OXC一般用于替代现有的光总配线架；DXC一般用于替代现有的数字配线架。,2OXC的主要功能 （1）光网络的管理和传输 （2）信号检测 （3）故障恢复,3实现OXC的主要技术难点 目前OXC在研制中碰到的主要难点如下。 （1）如何解决系统透明性与长距离传输的矛盾。虽然目前可以通过采用拉曼光放大技术和前向纠错编码（FEC）技术延伸传输距离，但根本出路还在于全光波长转换技术及全光3R再生技术的实用性。,（2）由于受光器件的制约，特别是大规模的光交叉矩阵开关的技术和成本制约，系统的规模和灵活性不够理想。,理论上讲，只要光交叉矩阵的规模足够大，OXC、OADM也完全可以像电层的DXC和SDH ADM一样，实现不同速率等级的波长任意交叉和上下，最起码可实现类似于SDH中的A
